【摘 要】
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随着近些年对钙钛矿太阳能电池（PSCs）研究的不断深入,电池的光电转换效率（PCE）已经得到了很大提升,在高运行效率下的稳定性问题成为制约其实用化的关键。经典的空穴传输材料（HTM）2,2’,7,7’-四[N,N-二（4-甲氧基苯基）氨基]-9,9’-螺二芴（Spiro-OMe TAD）由于需要掺杂来提高迁移率,掺杂剂的强吸湿性会使空穴传输层（HTL）和钙钛矿形成腐蚀微孔,从而降低电池的环境稳定性
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随着近些年对钙钛矿太阳能电池（PSCs）研究的不断深入,电池的光电转换效率（PCE）已经得到了很大提升,在高运行效率下的稳定性问题成为制约其实用化的关键。经典的空穴传输材料（HTM）2,2’,7,7’-四[N,N-二（4-甲氧基苯基）氨基]-9,9’-螺二芴（Spiro-OMe TAD）由于需要掺杂来提高迁移率,掺杂剂的强吸湿性会使空穴传输层（HTL）和钙钛矿形成腐蚀微孔,从而降低电池的环境稳定性,成为制约其商业化应用的核心问题。开发环境稳定的HTL及其材料体系是PSCs领域的重要科学问题。本文探究了两种螺二芴HTM N-（1,1’-联苯-2-基）-N-（9,9-二甲基-9H-芴-2-基）-9,9’-螺二芴-2-胺（o-SFAF）和N-（1,1’-联苯-4-基）-N-（9,9-二甲基-9H-芴-2-基）-9,9’-螺二芴-2-胺（p-SFAF）的成膜性能、表面形态以及空穴提取能力。基于p-SFAF的空穴传输薄膜在100℃时经过热退火后制备了单元PSCs,器件效率达到10.24%。本文以N,N-二（苯基）-N’,N’-二（乙烯基苯基）-1,1’-二苯基-4,4’-二胺（V-p-TPD）作为可交联的单体,在紫外光引发剂4-辛氧基二苯基碘六氟锑酸盐（OPPI）存在下,通过光-热协同作用构建可低温交联聚合的高迁移率HTL。系统研究了空穴传输单体实现低温交联反应的组成体系、成膜工艺等对HTL性能的影响,发现当V-p-TPD∶OPPI为10∶1时,在365 nm（4 w）紫外光引发30 s后,接着在100°C聚合30 min,可得到交联度（CD）达99%、空穴迁移率为3.84×10-4 cm~2V-1s-1、润湿角为94.6°的HTL。进一步构建基于该HTL的介孔结构的PSCs,优化条件下器件的PCE达到18.49%,未封装器件在相对湿度为60±5%的大气环境中30天后的PCE保持初始值的88%,在65±2℃的氩气氛围中200 h后的PCE保持初始值的86%。本工作在保证黑相钙钛矿晶相稳定的条件下,实现了介孔结构PSCs中HTL的制备,是一种制备高稳定性介孔结构PSCs的有效途径。
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